三、反馈是工程演化的自稳定/自重组机制

根据上一节的论述，可以推断：新的有序状态（或结构）的出现都可以看作是原有的无序（或低级有序）状态失稳而使得某种涨落被放大，从而产生向有序（或高级有序）演化的结果。这就是“涨落导致有序”。那么，更进一步讲，工程活动中促使某种涨落被放大（巨涨落）的内在机制是什么？这是反馈作用的结果。

（一）反馈及其作用

反馈在现实的自然界和社会生活中是相当普遍的。例如，一个人如果在回音很大的KTV房间里对着麦克风唱歌，麦克风通过扩音器把人的声音放大，放大后的声音又进入麦克风，再放大，再进入麦克风……如此循环，声音逐渐被放大，使得整个房间里的歌声震耳欲聋。这种通过声音的回音“再输入”，使原来的声音逐渐被放大的现象是一种反馈作用的效果，而且是正反馈。

工程活动中也存在反馈，是工程建造的人工物系统输出对输入的反送，并对系统再输出产生影响的一种过程。考察科学技术史，反馈被作为一种技术设计思想（当时并未提出反馈概念）在近代机械技术的发展中就有过应用。例如，瓦特蒸汽机的调速器就是一种反馈（负反馈）的应用。1788年，为了控制蒸汽机的速度，瓦特设计了一个自动控制系统——离心式调速器。他将带有两颗重球的锥摆结构连接到蒸汽机阀门，利用负反馈的原理将蒸汽机的速度控制在一定范围内。随后，反馈的利用在无线电子通信工程技术中有了较大发展。20世纪40年代末，反馈已经成为控制论的一个核心概念并确立了它的意义。

反馈一般分为正反馈和负反馈，它们对系统具有强化或抑制作用。如果系统输出对系统输入反送的结果，进一步强化了系统偏离原来的状态，那么它就是正反馈。正反馈对系统的状态（或特性）具有放大或强化作用；如果系统输出对系统输入反送的结果，倾向于抵制系统偏离原来的状态，并力图使之回复到原有状态，那么它就是负反馈。负反馈对系统的状态（或特性）具有减弱或抑制作用。

但是，正反馈与负反馈的划分也只是相对的。系统的输出对系统输入的反送，会依据输入信息的不同而发生正反馈与负反馈的互相转化。在同一系统中，输出对于某种输入信息来说是正反馈，而对于另一种输入信息而言可能是负反馈。例如，经济领域中的市场调节就是依据产品的价格（输出）对供给和需求（两类输入信息）的反馈来作出的典型实例。产品价格提高，会作为正反馈刺激生产（供给）；另一方面，产品价格提高又会作为负反馈抑制消费（需求），供大于求，因而必然使产品价格下降。产品价格下降则反过来以正反馈刺激购买，以负反馈抑制生产，从而使供不应求，于是价格又会提高……价格总是围绕某一定点（商品的价值）波动。

（二）反馈在工程系统演化中的作用(www.daowen.com)

反馈在人们认识世界和改造世界的实践活动中有重要意义和作用。它不仅是人们认识物质系统的形成与演化，揭示系统运动规律的一种重要方法，而且随着人们对反馈的认识的不断深入，不断运用反馈来解决许多现实问题。在工程活动中，反馈在系统的形成和演化过程中起着重要作用。

首先，反馈往往是工程系统有序结构形成的内在动因。普利高津在其耗散结构的相关论述中指出，一座城市就是一种耗散结构，一座城市的形成过程就是耗散结构的形成过程。有学者对此从反馈的角度作了简单说明^[6]。简要地说，城市的建设作为一个工程系统，最初是由于某些偶然的因素（如地理位置、可用资源等）促使人们在某个地方构建居所，建造一些商业街区，聚集了一定的人口（无序状态），同时使财富也开始集中，这样就会有更多的人投资建造更多的住房、商业区及其配套工程，交往与贸易就也会多起来，因而就会吸引更多的人口聚集和资源集中，导致这个地方的人口和财富积累越来越多，工程活动也日益频繁和复杂。如此延续往复，形成一个与外界环境进行人口、资源、交往和贸易、各种信息不断输入和输出的有序结构，于是一座城市就形成了。可以说，正是由于反馈（尤其是正反馈）的作用促使了城市有序结构系统的形成。我国“十一五”期间积极倡导的循环经济建设，一定意义上就是充分利用反馈在系统耗散结构形成中的动力作用而提出的经济发展战略。当然，如何充分利用和发挥反馈的有效作用，发挥工程在循环经济发展中作为“反馈”环节的重要功能，将是值得深入研究的课题。

其次，反馈在工程演化过程中可能引起系统的自稳定或自重组。从耗散结构理论来看，系统演化过程的随机“涨落”在系统的自稳定或自重组中发挥了反馈的功能。可以分为三种情况分析：第一种情况是，如果系统处于平衡态，系统内的随机涨落一般都是微涨落。因为平衡态中的各个要素是独立作用、互不干扰的，部分的量变不能累积产生整体的质变。

第二种情况是，如果系统处于近平衡态，随机涨落也只是微涨落。因为系统具有抗干扰能力，随机涨落所造成的偏离会逐渐衰减，直到回归到原有的稳定态；这一过程往往由于系统内部负反馈的抑制作用，使系统归于稳态，即系统的自稳定。

第三种情况是，如果系统处于远离平衡的非线性区，可能会存在正反馈过程，即随机涨落使系统的状态发生微小的变化，这种变化由于正反馈作用反过来对过程发生影响，使得系统的状态发生更大的变化，这种放大了的变化进一步因正反馈对过程发生影响，使得系统的状态发生的变化越来越大……最后使系统从原有的状态自发地发展到与原有状态完全不同的新的状态，形成系统宏观整体上的巨涨落。因此，“耗散结构可以被认为是由于物质和能量交换而稳定化了的巨涨落。在不稳定之后出现的宏观有序是由最快增长着的涨落决定的。因此，这个新型的有序可以叫作‘通过涨落的有序’”。这种“通过涨落的有序”是由于反馈的作用而发生的，因而又可以说，在耗散结构的自组织演化过程中，反馈是有序之“道”。

从工程系统的演化过程来看，在系统运行状态达到某一临界点时，微观涨落可能会使某些子系统的状态发生偏离，有的通过负反馈作用使这种偏离恢复而达到自稳定，有的因正反馈的作用被放大而形成“巨涨落”，系统原有结构失稳，这会促使工程系统内部通过非线性相互作用而发生自重组，形成新的有序。系统原有结构的失稳从理论上讲就是一个对原来状态的偏离不断被放大的过程，在这一过程中，正反馈正好起这样的放大作用。因而，正反馈在系统的自重组过程中起着重要作用；负反馈由于是对系统输出被反送回输入时，对系统原有稳定状态的回复性抑制，因此它在系统的自稳定过程中发挥重要作用。所以，反馈是工程系统演化过程的自稳定/自重组机制。有关这方面内容还将在后面有所论述。